JP5267567B2 - 無線通信システムの制御方法、無線通信システム、アレイ重みベクトルの調整方法、及び無線通信装置 - Google Patents
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Description
ここで、w1、w2、・・・wMは複素数であり、添え字Tは転置を表す。信号の位相のみを制御する場合には、式(1)は、以下の式(2)のように表記することができる。
ここで、θ1、θ2、・・・、θMは位相制御量である。
(a):前記第1及び第2の通信機の間で前記トレーニング信号を送信すること。ここで、前記第1の通信機は、ビームパターンを走査しながら前記トレーニング信号の送信又は受信を行う。前記第2の通信機は、固定ビームパターンで前記トレーニング信号の受信又は送信を行う。;
(b):前記第1の通信機における前記トレーニング信号の放射方向又は到来方向と、前記第1又は第2の通信機における前記トレーニング信号の受信信号特性との関係に基づいて、前記第1の通信機における少なくとも1つの主要な放射方向又は到来方向を決定すること;
(c):前記第1及び第2の通信機の間で再び前記トレーニング信号を送信すること。ここで、前記第1の通信機は、前記少なくとも1つの主要な放射方向への信号放射又は前記少なくとも1つの主要な到来方向からの信号受信を制限した状態でビームパターンを走査しながら前記トレーニング信号の送信又は受信を行う。前記第2の通信機は、固定ビームパターンで前記トレーニング信号の受信又は送信を行う。;
(d):前記第1の通信機における前記トレーニング信号の放射方向又は到来方向と、前記少なくとも1つの主要な放射方向への信号放射又は前記少なくとも1つの主要な到来方向からの信号受信を制限した状態での前記第1又は第2の通信機における前記トレーニング信号の受信信号特性との関係に基づいて、少なくとも1つの二次的な放射方向又は到来方向を決定すること;
(e):前記少なくとも1つの主要な放射方向又は到来方向に主ビーム又はそれに準ずるビーム方向を有する少なくとも1つの主要なAWVと、前記少なくとも1つの二次的な放射方向又は到来方向に主ビーム又はそれに準ずるビーム方向を有する少なくとも1つの二次的なAWVとを求めること;及び
(f):前記少なくとも1つの主要なAWVと前記少なくとも1つの二次的なAWVを、前記第1及び第2の通信機間の通信に選択的に使用すること。
(a):前記第1及び第2の通信機の間で前記トレーニング信号を送信すること。ここで、前記第1の通信機は、ビームパターンを走査しながら前記トレーニング信号の送信又は受信を行う。前記第2の通信機は、固定ビームパターンで前記トレーニング信号の受信又は送信を行う。;
(b):前記第1の通信機における前記トレーニング信号の放射方向又は到来方向と、前記第1又は第2の通信機における前記トレーニング信号の受信信号特性との関係に基づいて、前記第1の通信機における少なくとも1つの主要な放射方向又は到来方向を決定すること;
(c):前記第1及び第2の通信機の間で再び前記トレーニング信号を送信すること。ここで、前記第1の通信機は、前記少なくとも1つの主要な放射方向への信号放射又は前記少なくとも1つの主要な到来方向からの信号受信を制限した状態でビームパターンを走査しながら前記トレーニング信号の送信又は受信を行う。前記第2の通信機は、固定ビームパターンで前記トレーニング信号の受信又は送信を行う。;
(d):前記第1の通信機における前記トレーニング信号の放射方向又は到来方向と、前記少なくとも1つの主要な放射方向への信号放射又は前記少なくとも1つの主要な到来方向からの信号受信を制限した状態での前記第1又は第2の通信機における前記トレーニング信号の受信信号特性との関係に基づいて、少なくとも1つの二次的な放射方向又は到来方向を決定すること;
(e):前記少なくとも1つの主要な放射方向又は到来方向に主ビーム又はそれに準ずるビーム方向を有する少なくとも1つの主要なAWVと、前記少なくとも1つの二次的な放射方向又は到来方向に主ビーム又はそれに準ずるビーム方向を有する少なくとも1つの二次的なAWVとを求めること;及び
(f):前記少なくとも1つの主要なAWVと前記少なくとも1つの二次的なAWVを、前記第1及び第2の通信機間の通信に選択的に使用すること。
(a):前記アンテナアレイのビーム方向を走査しながら、相手装置から送信されたトレーニング信号を前記無線通信装置において受信すること;
(b):前記トレーニング信号の受信結果に基づいて、前記無線通信装置における少なくとも1つの主要な信号到来方向(以下、第1の到来方向)を決定すること;
(c):前記第1の到来方向からの信号受信を制限した状態で前記アンテナアレイのビーム方向を走査しながら、前記無線通信装置において前記トレーニング信号を受信すること;
(d):前記第1の到来方向からの信号受信を制限した状態での前記トレーニング信号の受信結果に基づいて、前記無線通信装置における前記第1の到来方向とは異なる少なくとも1つの信号到来方向(以下、第2の到来方向)を決定すること、
(e):前記第1の到来方向に主ビーム又はそれに準ずるビーム方向を有するAWVと、前記第2の到来方向に主ビーム又はそれに準ずるビーム方向を有するAWVをそれぞれ求めること;及び
(f):前記(e)の手順で求めたAWVを前記相手装置との間の無線通信に利用すること。
さらに、前記処理部は以下の(a)〜(c)の処理を行うよう構成されている。
(a)前記アンテナアレイのビーム方向を走査させながら前記受信部が前記相手装置から送信されるトレーニング信号を受信した結果に基づいて、少なくとも1つの主要な信号到来方向(以下、第1の到来方向)を決定すること;
(b)前記第1の到来方向からの信号受信を制限した状態で前記アンテナアレイのビーム方向を走査させながら前記受信部が前記トレーニング信号を受信した結果に基づいて、前記第1の到来方向とは異なる少なくとも1つの信号到来方向(以下、第2の到来方向)を決定すること;及び
(c)前記AWV制御部に供給するために、前記第1の到来方向に主ビームまたはそれに準ずるビーム方向を有するAWVと、前記第2の到来方向に主ビームまたはそれに準ずるビーム方向を有するAWVを求めること。
本発明における第1の実施の形態を、図1に示した遷移図を用いて説明する。なお本実施の形態にかかる無線通信システムの装置構成は、例えば、図5に示した装置構成を採用することができる。
主ローブを走査しながらトレーニング信号を受信する際、図9に示すように主ローブ方向(図7において到来信号の有無にかかわらず到来方向と呼んでいる方向)とは別の方向からの信号をサイドローブが受信することが起こる。このサイドローブによる受信信号は、主ローブによる受信信号と受信回路509内で合成され、測定している受信電力(あるいは他の受信信号特性)に影響を及ぼす。影響の仕方は、主ローブによる受信信号とサイドローブによる受信信号の位相差に依存するので、単純な加算とは限らない。以上においては受信の場合を例に説明したが、送信の場合にも同様の事が起こる。すなわち、送信機のサイドローブが伝搬路方向を向いた場合、サイドローブからの放射が受信機に達し、受信電力(あるいは他の受信信号特性)に影響を及ぼす。
本発明における第2の実施の形態を、図2に示した遷移図を用いて説明する。なお本実施の形態に係る無線通信システムの構成は、図5に示したものと同様とすればよい。図2のS21〜S26の各状態とこれらの間での遷移条件は、第1の実施の形態で述べた図1のS11〜S16と同様である。このため、S21〜S26に関する詳細な説明は省略する。
本発明における第3の実施の形態を、図3に示した遷移図を用いて説明する。本実施の形態にかかる無線通信システムの構成は、図5に示したものと同様とすればよい。また、第3の実施の形態では、第2の実施の形態と同じ動作を行う。つまり、図3のS31〜S38の各状態とこれらの間での遷移条件は、第2の実施の形態で述べた図2のS21〜S28と同様である。このため、S31〜S38に関する詳細な説明は省略する。
第4の実施の形態では、トレーニング及びAWV組合せの取得・設定を低速(狭帯域)で行い、実際の通信は比較的高速(広帯域)で行うことを特徴とする。それ以外の動作は、第1〜第3の実施の形態の何れかに記載の方法を用いればよい。
第1の実施の形態においては、第1角度プロファイルから第1到来方向を検出し、第2角度プロファイルから第2以降の到来方向を検出するとしていた。これは、多くの伝搬環境において、特にミリ波の伝搬環境においては、第1伝搬路が見通し(LOS)成分であることが多く、その信号強度が第2以降の伝搬路に比較し圧倒的に強い場合が多いためである。この場合、先に述べたサイドローブの効果が角度プロファイルへ与える影響の主要因は第1伝搬路信号である。従って、第2角度プロファイルの作成に当って、この第1伝搬路信号の影響を除去することにより、第2角度プロファイルを用いて第2伝搬路以降の到来角度を検出できる可能性が高い。ここで、上記の伝搬路の番号は受信電力あるいは他の受信信号特性の順に便宜的に付与したものである。
例えば、第1から第k番目までの伝搬路の信号強度が比較的強く、第(k+1)番目以降の伝搬路の信号強度が大きく落ちるような伝搬環境に対しては、図21A及び21Bのシーケンス図に示すような手順が有効になる。この実施の形態においては、第1角度プロファイル(S606−2)を用いて、第1から第k番目までの信号の到来方向の検出を行い(S631−2)、続いて取得する第2角度プロファイル(S611−2)を用いて第(k+1)番目以降の信号の検出を行う(S632−2)。ここで、第2角度プロファイル作成(S611−2)のためのトレーニング用AWV設定(S608−2)においては、S631−2において検出した第1から第k番目のk個の到来方向へヌル点を固定した状態で主ビーム走査を行うようにする。以上は送受信機500(図21の送受信機2)のトレーニングの説明であるが、送受信機400(図21の送受信機1)のトレーニングの部分についても同様である。
第1の実施の形態の末尾でも述べたように、送受信機400と送受信機500に設定するAWVの組合せを、初期トレーニング時の受信電力の順序を手掛かりに行うと、2つ以上の伝搬路の伝搬損失が近い値を有する場合、あるいは擬似オムニパターンの精度が悪い、すなわち放射方向によりアンテナ利得にばらつきがある場合などに、AWVの組合せにエラーが起こる可能性がある。ここでエラーとは、異なる伝搬路に対応するAWV同士が組み合わされてしまうことを意味する。このようなエラーが起こる確率は伝搬環境等に依存するものと考えられるが、エラーが高頻度で起こる場合には、本実施の形態で述べる手順を適用するとよい。
以上の説明においては、ビームフォーミングにより指向性ビームを形成する送受信機間での通信を想定していた。しかし本発明は、固定ビームを形成する送受信機とビームフォーミングにより指向性ビームを形成する送受信機の通信にも適用可能である。送受信機400を固定ビームの送受信機、送受信機500をビームフォーミングにより指向性ビームを形成する送受信機とすると、この場合には送受信機500についてのみトレーニングを行えばよいので、シーケンス図は例えば図23のようになる。
以上の実施の形態においては、初期トレーニング時に、擬似オムニパターンを発生させた送受信機からトレーニング信号を送出し、他方の送受信機において、AWVを変化させながら受信信号を測定し、角度プロファイルの作成を行っていた。しかし、トレーニング信号を送出する送受信機のAWVを変化させながら、擬似オムニパターンを発生させた他方の送受信機で受信信号の測定を行い、測定データを前者の送受信機にフィードバックすることにより角度プロファイルの作成を行うことも可能である。その場合のシーケンス図の一例を図24A及びBに示す。
第1の実施の形態において、送受信機400の送信機401のアンテナアレイ405−1〜Mと受信機402のアンテナアレイ411−1〜Nの距離は、伝搬路の距離に比べ十分小さく無視できると仮定した。同様に、送受信機500の送信機501のアンテナアレイ505−1〜Kと受信機502のアンテナアレイ511−1〜Lの距離は、伝搬路の距離に比べ十分小さく無視できるとした。しかし、これらの送受アンテナ間距離に関する仮定は以下のような手順をとる場合には不要になる。
(a)一方の送受信機(例えば送受信機400)を送信動作させ、そのアンテナアレイにおいて擬似オムニパターンを設定してトレーニング信号を送信する。
(b)他方の送受信機(例えば送受信機500)を受信動作させ、そのアンテナアレイのAWVを変化させることによりビーム方向を走査する。
(c)受信動作させた送受信機500におけるトレーニング信号の受信結果に基づいて、送受信機500における信号の到来方向と受信信号特性の関係を記述したデータ列を取得する。
この(b)及び(c)の処理は、第1の実施の形態で述べた方法に従い2度行う。2度目の処理におけるAWV設定の仕方が1度目と異なることも、第1の実施の形態で述べた通りである。
(d)送受信機500を受信動作させ、そのアンテナアレイにおいて擬似オムニパターンを設定する。
(e)送受信機400を送信動作させ、そのアンテナアレイのAWVを変化させることによりビーム方向を走査する。
(f)受信動作させた送受信機500におけるトレーニング信号の受信結果を送信動作させた送受信機400にフィードバックし、送信動作させた送受信機400における信号の放射方向と対向する送受信機500における受信信号特性との関係を記述したデータ列を取得する。
この(e)及び(f)の処理は、第1の実施の形態で述べた方法に従い2度行う。2度目の処理におけるAWV設定の仕方が1度目と異なることも、第1の実施の形態で述べた通りである。
以上の結果を使えば、送受信機400の送信機と送受信機500の受信機のAWV組合せ候補を求めることができる。(a)〜(f)の処理を送受信機400の受信機と送受信機500の送信機について行えば、送受信機400の受信機と送受信機500の送信機のAWV組合せを求めることができる。
AWVの位相と振幅の両方を連続的に制御する場合の制御方法を述べる。以下の説明では等間隔線形アレイを想定しているが、非等間隔アレイ、2次元アレイ等のより一般的な場合についても同様の考え方が適用可能である。
さらに、アンテナアレイ入力の複素ベクトルは、以下の式(4)により定義できる。式(4)におけるxi(t) (i=1,2,・・・,M)は、アンテナアレイの各素子への入力信号を表す。これにより、アンテナアレイ出力は、以下の式(5)のように書くことができる。式(5)における上添字Hは複素共役転置を表す。
さらに、自己相関行列(autocorrelation matrix)は以下の式(6)により定義される。また、所望信号と入力信号の相関ベクトル(correlation vector)は以下の式(7)により定義される。ここで、上添字 * は複素共役を表す。
このとき、式(3)で定義される平均自乗誤差を最小にするAWVは、以下の式(8)で与えられることが知られている。式(8)に示すAWVは、ウィーナ解(Wiener solution)と呼ばれる。この事項は、例えば非特許文献7〜9に記載されている。
このとき、式(6)に示した自己相関行列の(k,l) 成分 (k,l=1,2,・・・,M) は、以下の式(10)で表すことができる。dはアンテナアレイの素子間隔、λは電磁波の波長である。
また、式(7)に示した所望信号と入力信号の相関ベクトルは、以下の式(11)のように変形できる。
AWVの位相と振幅の両方、もしくは一方を連続的に制御する場合の制御方法を述べる。本実施の形態においては、先ず、主ビーム方向の電界強度Eb(W)、ヌル点方向の電界強度En(W)、主ビーム方向の周辺を除いた方向のサイドローブの電界強度の最大値Es(W)等から構成される評価関数を定義する。評価関数は、例えば、AWVの関数として式(12)のように定義できる。
ここで、kb、kn、ksはそれぞれの項の寄与の重み付けを設定する係数であり、伝搬環境やアンテナアレイ特性に応じて最適な値を設定すればよい。係数kbを正値とした場合には、通常kn、ksは負値とする。サイドローブの電界強度については、最大値の代わりに、複数のサイドローブの電界強度の平均値を評価関数に組み込んでもよい。次に、評価関数を最大(kb正の場合)とするAWVを数値計算により求めればよい。
AWVの位相と振幅の両方、もしくはいずれか一方を離散的に制御する場合の制御方法を述べる。この場合には、離散化された全てのAWVの振幅もしくは位相又はそれらの組合せについて、アンテナアレイの放射パターンを計算、あるいはその代替手段により求めればよい。そして、主ビームの電界強度、ヌル深さ、主ビーム方向の周辺を除いた方向のサイドローブ特性等を考慮し、最適なAWVを決定すればよい。その際、第12の実施の形態で述べたような評価関数を定義し、自動的に最適なAWVを決定するようにしてもよい。
AWVの位相と振幅の両方を離散的に、もしくは一方を離散的に、他方を連続的に制御する場合の第1の制御方法を述べる。本実施の形態においては、第11の実施の形態で述べた手順により一旦AWVを計算した後、その位相及び振幅を、ハードウェア構成に応じて離散化する。例えば、2ビット(4値)のデジタル移相器を用いて位相を離散的に制御する場合、ウィーナ解の位相が−π/4<arg(Wopt)≦π/4の場合にはarg(Wopt)=0、π/4<arg(Wopt)≦3π/4の場合にはarg(Wopt)=π/2、3π/4<arg(Wopt)≦5π/4の場合にはarg(Wopt)=π、5π/4<arg(Wopt)≦7π/4の場合にはarg(Wopt)=3π/2、といったように離散化すればよい。この離散化の法則は一例であり、別の法則を適用してもよい。振幅についても、同様に離散化が可能である。なお、位相と振幅の両方を離散化してもよいし、一方のみを離散化し他方を連続制御してもよい。本実施の形態の方法は、ウィーナ解を適当な精度で離散化することにより、近似解を求めることに相当する。
第11〜14の実施の形態において、第1到来方向へヌル点を固定した状態で主ビーム方向(主ローブ方向)を走査するためのAWV制御方法について述べた。それらのAWVの計算は、所望の角度分解能で離散化した主ビーム方向とヌル方向の全ての組合せ、もしくはその一部のそれぞれに対して、初期トレーニングの開始以前に行い、計算結果を記憶回路408、508等に備蓄し、初期トレーニングの際(例えば、図18におけるS608−2、S620−1)に呼び出す方式にしてもよい。
あるいは、初期トレーニングの際(例えば、図18におけるS608−2、S620−1)に計算する方式としてもよい。
AWVの位相と振幅の両方、もしくはいずれか一方を連続的に制御する場合の制御方法を述べる。本実施の形態においては、先ず、所望の放射角度範囲における放射角度に対する電界強度の変動量等を考慮した評価関数を定義する。次に、評価関数を最小(評価関数が放射角度に対する電界強度の変動量の場合)とするAWVを数値計算により求めればよい。
AWVの位相と振幅の両方、もしくはいずれか一方を離散的に制御する場合の制御方法を述べる。この場合には、離散化された全てのAWVの振幅もしくは位相又はそれらの組合せについて、アンテナアレイの放射パターンを計算、あるいはその代替手段により求めればよい。そして、所望の放射角度範囲における放射角度に対する電界強度の変動量等を考慮し、最適なAWVを決定すればよい。その際、第17の実施の形態で述べたように評価関数を定義し、自動的に最適なAWVを決定するようにしてもよい。
第17及び18の実施の形態において、擬似オムニパターンを発生するためのAWV制御方法について述べた。それらのAWVの計算は初期トレーニングの開始以前に行い、計算結果を記憶回路408、508等に備蓄し、初期トレーニングの際(例えば、図18におけるS602−1、S614−2)に呼び出す方式にしてもよい。
<第1の例>
アンテナアレイと、前記アンテナアレイを構成する複数のアンテナ素子から送信される信号または前記アンテナ素子で受信される信号の振幅および位相の少なくとも一方を変化させるアレイ重みベクトル(以下、AWV)制御回路とを個々に備えた複数の通信機が通信を行う無線通信システムの制御方法であって、
前記アンテナアレイをなす複数のアンテナ素子のうち少なくとも2つ以上のアンテナ素子のAWVを独立に制御するに際して、
(a):前記複数の通信機のうち第1の通信機が有する前記アンテナアレイに固定ビームパターンを設定するとともに、前記第1の通信機からトレーニング信号を送信し、
(b):前記複数の通信機のうち第2の通信機が有する前記アンテナアレイのAWVを変化させることによりビーム方向を走査しながら、前記第2の通信機において前記トレーニング信号を受信し、
(c):前記トレーニング信号の受信結果に基づいて、前記第2の通信機における信号の到来方向と受信信号特性の関係を表す第1のデータ列を取得し、
(d):前記第1のデータ列を用いて前記第2の通信機における一つの信号の到来方向(以下、第1の到来方向)を決定するとともに、前記第1の到来方向に主ビームまたはそれに準ずるビーム方向を有するAWVを求め、
(e):前記第2の通信機が有する前記アンテナアレイのAWVを変化させることにより、前記第1の到来方向にヌル方向もしくはそれに準ずる方向を固定した状態でビーム方向を走査しながら、前記第2の通信機において前記トレーニング信号を受信し、
(f):前記トレーニング信号の受信結果に基づいて、前記第2の通信機における信号の到来方向と受信信号特性の関係を表す第2のデータ列を取得し、
(g):前記第2のデータ列を用いて決定した前記第2の通信機における複数または単数の信号の到来方向に主ビームまたはそれに準ずるビーム方向を有するAWVをそれぞれの信号に対して求め、
(h):前記第1及び第2の通信機による前記トレーニング信号の送信動作と受信動作を入れ替えて前記(a)乃至(g)を実行することにより、前記第1の通信機における第1の到来方向に主ビームまたはそれに準ずるビーム方向を有するAWV、及び第2のデータ列を用いて決定する複数または単数の信号の到来方向に主ビームまたはそれに準ずるビーム方向を有するAWVを求め、
(i):前記(d)、(g)の手順で求めたAWVと、(h)の手順で求めたAWVの組み合わせを前記第1及び第2の通信機の間の通信に利用することを特徴とする無線通信システムの制御方法。
アンテナアレイと、前記アンテナアレイを構成する複数のアンテナ素子から送信される信号または前記アンテナ素子で受信される信号の振幅および位相の少なくとも一方を変化させるアレイ重みベクトル(以下、AWV)制御回路とを個々に備えた複数の通信機が通信を行う無線通信システムの制御方法であって、
前記アンテナアレイをなす複数のアンテナ素子のうち少なくとも2つ以上のアンテナ素子のAWVを独立に制御するに際して、
(a):前記複数の通信機のうち第1の通信機が有する前記アンテナアレイに固定ビームパターンを設定するとともに、前記第1の通信機からトレーニング信号を送信し、
(b):前記複数の通信機のうち第2の通信機が有する前記アンテナアレイのAWVを変化させることによりビーム方向を走査しながら、前記第2の通信機において前記トレーニング信号を受信し、
(c):前記トレーニング信号の受信結果に基づいて、前記第2の通信機における信号の到来方向と受信信号特性の関係を表す第1のデータ列を取得し、
(d):前記第1のデータ列を用いて前記第2の通信機における一つの信号の到来方向(以下、第1の到来方向)を決定するとともに、前記第1の到来方向に主ビームまたはそれに準ずるビーム方向を有するAWVを求め、
(e):下記(e1)〜(e3)を、k=2から必要数まで繰返し、
(e1):前記第2の通信機が有する前記アンテナアレイのAWVを変化させることにより、前記第1から第(k−1)の到来方向全てにヌル方向もしくはそれに準ずる方向を固定した状態でビーム方向を走査しながら、前記第2の通信機において前記トレーニング信号を受信し、
(e2):前記トレーニング信号の受信結果に基づいて、前記第2の通信機における信号の到来方向と受信信号特性の関係を表す第kのデータ列を取得し、
(e3):前記第kのデータ列を用いて前記第2の通信機における一つの信号の到来方向(以下、第kの到来方向)を決定するとともに、前記第kの到来方向に主ビームまたはそれに準ずるビーム方向を有するAWVを求める
(f)前記第2の通信機が有する前記アンテナアレイのAWVを変化させることにより、前記第1から第kの到来方向全てにヌル方向もしくはそれに準ずる方向を固定した状態でビーム方向を走査しながら、前記第2の通信機において前記トレーニング信号を受信し、
(g):前記トレーニング信号の受信結果に基づいて、前記第2の通信機における信号の到来方向と受信信号特性の関係を表す第(k+1)のデータ列を取得し、
(h):前記第(k+1)のデータ列を用いて決定した前記第2の通信機における複数または単数の信号の到来方向に主ビームまたはそれに準ずるビーム方向を有するAWVをそれぞれの信号に対して求め、
(i):前記第1及び第2の通信機による前記トレーニング信号の送信動作と受信動作を入れ替えて前記(a)乃至(h)を実行することにより、前記第1の通信機における第1乃至第kの到来方向に主ビームまたはそれに準ずるビーム方向を有するAWV、及び第(k+1)のデータ列を用いて決定する複数または単数の信号の到来方向に主ビームまたはそれに準ずるビーム方向を有するAWVを求め、
(j):前記(d)、(e3)、及び(h)の手順で求めたAWVと、(i)の手順で求めたAWVの組み合わせを前記第1及び第2の通信機の間の通信に利用することを特徴とする無線通信システムの制御方法。
アンテナアレイと、前記アンテナアレイを構成する複数のアンテナ素子から送信される信号または前記アンテナ素子で受信される信号の振幅および位相の少なくとも一方を変化させるアレイ重みベクトル(以下、AWV)制御回路とを個々に備えた複数の通信機が通信を行う無線通信システムの制御方法であって、
前記アンテナアレイをなす複数のアンテナ素子のうち少なくとも2つ以上のアンテナ素子のAWVを独立に制御するに際して、
(a):前記複数の通信機のうち第1の通信機が有する前記アンテナアレイに固定ビームパターンを設定するとともに、前記第1の通信機からトレーニング信号を送信し、
(b):前記複数の通信機のうち第2の通信機が有する前記アンテナアレイのAWVを変化させることによりビーム方向を走査しながら、前記第2の通信機において前記トレーニング信号を受信し、
(c):前記トレーニング信号の受信結果に基づいて、前記第2の通信機における信号の到来方向と受信信号特性の関係を表す第1のデータ列を取得し、
(d):前記第1のデータ列を用いて前記第2の通信機におけるk個(kは2以上の自然数)の信号の到来方向(以下、第1、第2、・・・、第kの到来方向)を決定するとともに、前記第1、第2、・・・、第kそれぞれの到来方向に主ビームまたはそれに準ずるビーム方向を有するAWVを求め、
(e):前記第2の通信機が有する前記アンテナアレイのAWVを変化させることにより、前記第1、第2、・・・、第k全ての到来方向にヌル方向もしくはそれに準ずる方向を固定した状態でビーム方向を走査しながら、前記第2の通信機において前記トレーニング信号を受信し、
(f):前記トレーニング信号の受信結果に基づいて、前記第2の通信機における信号の到来方向と受信信号特性の関係を表す第2のデータ列を取得し、
(g):前記第2のデータ列を用いて決定した前記第2の通信機における複数または単数の信号の到来方向に主ビームまたはそれに準ずるビーム方向を有するAWVをそれぞれの信号に対して求め、
(h):前記第1及び第2の通信機による前記トレーニング信号の送信動作と受信動作を入れ替えて前記(a)乃至(g)を実行することにより、前記第1の通信機における第1乃至第kそれぞれの到来方向に主ビームまたはそれに準ずるビーム方向を有するAWV、及び第2のデータ列を用いて決定する複数または単数の信号の到来方向に主ビームまたはそれに準ずるビーム方向を有するAWVを求め、
(i):前記(d)、(g)の手順で求めたAWVと、(h)の手順で求めたAWVの組み合わせを前記第1及び第2の通信機の間の通信に利用することを特徴とする無線通信システムの制御方法。
アンテナアレイと、前記アンテナアレイを構成する複数のアンテナ素子から送信する信号または前記アンテナ素子で受信する信号の振幅および位相の少なくとも一方を変化させるアレイ重みベクトル(AWV)制御回路とを個々に備えた複数の通信機が通信を行う無線通信システムの制御方法であって、
前記アンテナアレイをなす複数のアンテナ素子のうち少なくとも2つ以上のアンテナ素子のAWVを独立に制御するに際して、
(a):前記複数の通信機のうち第1の通信機が受信動作を行うとともに、そのアンテナアレイに固定ビームパターンを設定し、
(b):前記複数の通信機のうち第2の通信機がそのアンテナアレイのAWVを変化させることによりビーム方向を走査しながらトレーニング信号を放射し、
(c):前記第1の通信機において測定された前記トレーニング信号の受信結果を示す受信信号データを前記第2の通信機へフィードバックし、
(d):前記受信信号データに基づいて、前記第2の通信機における信号の放射方向と前記第1の通信機における受信信号特性の関係を表す第1のデータ列を取得し、
(e):前記第1のデータ列を用いて前記第2の通信機における一つの信号の放射方向(以下、第1の放射方向)を決定するとともに、前記第1の放射方向に主ビームまたはそれに準ずるビーム方向を有するAWVを求め、
(f):前記第2の通信機が有する前記アンテナアレイのAWVを変化させることにより、前記第1の放射方向にヌル方向もしくはそれに準ずる方向を固定した状態でビーム方向を走査しながら、トレーニング信号を放射し、
(g):前記第1の通信機において測定された前記トレーニング信号の受信結果を示す受信信号データを前記第2の通信機へフィードバックし、
(h):前記受信信号データに基づいて、前記第2の通信機における信号の放射方向と前記第1の通信機における受信信号特性の関係を表す第2のデータ列を取得し、
(i):前記第2のデータ列を用いて決定した複数または単数の信号の放射方向に主ビームまたはそれに準ずるビーム方向を有するAWVをそれぞれの信号に対して求め、
(j):前記第1及び第2の通信機による前記トレーニング信号の送信動作と受信動作を入れ替えて前記(a)乃至(i)を実行することにより、前記第1の通信機における複数または単数の信号の放射方向に主ビームまたはそれに準ずるビーム方向を有するAWVをそれぞれの信号に対して求め、
(k):前記(e)、(i)の手順で求めたAWVと、前記(j)の手順で求めたAWVの組み合わせを前記第1及び第2の通信機の間の通信に利用することを特徴とする無線通信システムの制御方法。
アンテナアレイと、前記アンテナアレイを構成する複数のアンテナ素子から送信する信号または前記アンテナ素子で受信する信号の振幅および位相の少なくとも一方を変化させるアレイ重みベクトル(AWV)制御回路とを備えた第1の通信機と、固定のビームパターンを用いる第2の通信機との間で通信を行う無線通信システムの制御方法であって、
前記アンテナアレイをなす複数のアンテナ素子のうち少なくとも2つ以上のアンテナ素子のAWVを独立に制御するに際して、
前記第2の通信機からトレーニング信号が送信されている状態で、前記第1の通信機が受信動作をし、前記アンテナアレイのAWVを変化させることによりビーム方向を走査し、
前記トレーニング信号の受信結果に基づいて、前記第1の通信機における信号の到来方向と受信信号特性の関係を表す第1のデータ列を取得し、
前記第1のデータ列を用いて前記第1の通信機における一つの信号の到来方向(以下、第1の到来方向)を決定するとともに、前記第1の到来方向に主ビームまたはそれに準ずるビーム方向を有するAWVを求め、
前記第1の通信機が有する前記アンテナアレイのAWVを変化させることにより、前記第1の到来方向にヌル方向もしくはそれに準ずる方向を固定した状態でビーム方向を走査しながら、前記第1の通信機において前記トレーニング信号を受信し、
前記トレーニング信号の受信結果に基づいて、前記第1の通信機における信号の到来方向と受信信号特性の関係を表す第2のデータ列を取得し、
前記第2のデータ列を用いて決定した前記第1の通信機における複数または単数の信号の到来方向に主ビームまたはそれに準ずるビーム方向を有するAWVをそれぞれの信号に対して求め、
前記第1及び第2のデータ列を用いて求めたAWVを前記第1及び第2の通信機の間の無線通信に利用することを特徴とする無線通信システムの制御方法。
アンテナアレイと、前記アンテナアレイを構成するアンテナ素子から送信する信号または前記アンテナ素子で受信する信号の振幅および位相の少なくとも一方を変化させるアレイ重みベクトル(AWV)制御回路とを備えた第1の通信機と、固定のビームパターンを用いる第2の通信機との間で通信を行う無線通信システムの制御方法であって、
前記アンテナアレイをなす複数のアンテナ素子のうち少なくとも2つ以上のアンテナ素子のAWVを独立に制御するに際して、
前記第2の通信機が受信動作をしている状態で、前記第1の通信機が送信動作をし、前記アンテナアレイのAWVを変化させることによりビーム方向を走査しながらトレーニング信号を放射し、
前記第2の通信機において測定された前記トレーニング信号の受信結果を示す受信信号データを前記第1の通信機へフィードバックし、
前記受信信号データに基づいて、前記第1の通信機における信号の放射方向と前記第2の通信機における受信信号特性の関係を表す第1のデータ列を作成し、
前記第1のデータ列を用いて前記第1の通信機における一つの信号の放射方向(以下、第1の放射方向)を決定するとともに、前記第1の放射方向に主ビームまたはそれに準ずるビーム方向を有するAWVを求め、
前記第1の通信機が有する前記アンテナアレイのAWVを変化させることにより、前記第1の放射方向にヌル方向もしくはそれに準ずる方向を固定した状態でビーム方向を走査しながら、前記第1の通信機から前記トレーニング信号を放射し、
前記第2の通信機において測定された前記トレーニング信号の受信結果を示す受信信号データを前記第1の通信機へフィードバックし、
前記トレーニング信号の受信結果に基づいて、前記第1の通信機における信号の放射方向と前記第2の通信機における受信信号特性の関係を表す第2のデータ列を取得し、
前記第2のデータ列を用いて決定した複数または単数の信号の放射方向に主ビームまたはそれに準ずるビーム方向を有するAWVをそれぞれの信号に対して求め、
前記第1及び第2のデータ列を用いて求めたAWVを前記第1及び第2の通信機の間の無線通信に利用することを特徴とする無線通信システムの制御方法。
401、801、81、91 送信機
402、502、82、92 受信機
403、503 送信回路
404−1〜M、504−1〜K AWV(アレイ重みベクトル)制御回路
405−1〜M、505−1〜K 送信アンテナアレイ
406、506 処理・演算回路
407、507 制御回路
408、508 記憶回路
409、509 受信回路
410−1〜N、510−1〜L AWV(アレイ重みベクトル)制御回路
411−1〜N、511−1〜L 受信アンテナアレイ
413、513 制御回路
83 ビームパターン(イメージ)
84、85 反射体
86 人体
61 壁
Claims (55)
- 第1及び第2の通信機を含む無線通信システムの制御方法であって、
前記第1の通信機は、
複数のアンテナ素子を含むアンテナアレイ;及び
前記複数のアンテナ素子の送信信号または受信信号の振幅および位相のうち少なくとも一方を変化させるアレイ重みベクトル(AWV)制御回路、を備え、
前記方法は、
(a):前記第1及び第2の通信機の間でトレーニング信号を送信すること。前記第1の通信機は、ビームパターンを走査しながら前記トレーニング信号の送信又は受信を行う。前記第2の通信機は、固定ビームパターンで前記トレーニング信号の受信又は送信を行う;
(b):前記第1の通信機における前記トレーニング信号の放射方向又は到来方向と、前記第1又は第2の通信機における前記トレーニング信号の受信信号特性との関係に基づいて、前記第1の通信機における少なくとも1つの主要な放射方向又は到来方向を決定すること;
(c):前記第1及び第2の通信機の間で再び前記トレーニング信号を送信すること。前記第1の通信機は、前記少なくとも1つの主要な放射方向への信号放射又は前記少なくとも1つの主要な到来方向からの信号受信を制限した状態でビームパターンを走査しながら前記トレーニング信号の送信又は受信を行う。前記第2の通信機は、固定ビームパターンで前記トレーニング信号の受信又は送信を行う;
(d):前記第1の通信機における前記トレーニング信号の放射方向又は到来方向と、前記少なくとも1つの主要な放射方向への信号放射又は前記少なくとも1つの主要な到来方向からの信号受信を制限した状態での前記第1又は第2の通信機における前記トレーニング信号の受信信号特性との関係に基づいて、少なくとも1つの二次的な放射方向又は到来方向を決定すること;
(e):前記少なくとも1つの主要な放射方向又は到来方向に主ビーム又はそれに準ずるビーム方向を有する少なくとも1つの主要なAWVと、前記少なくとも1つの二次的な放射方向又は到来方向に主ビーム又はそれに準ずるビーム方向を有する少なくとも1つの二次的なAWVとを求めること;及び
(f):前記少なくとも1つの主要なAWVと前記少なくとも1つの二次的なAWVを、前記第1及び第2の通信機間の通信に選択的に使用すること、
を備える無線通信システムの制御方法。 - 前記第2の通信機は、
複数のアンテナ素子を含むアンテナアレイ;及び
前記複数のアンテナ素子の送信信号または受信信号の振幅および位相のうち少なくとも一方を変化させるアレイ重みベクトル(AWV)制御回路、を備え、
前記方法は、
(g):前記第1及び第2の通信機の役割を入れ替えて前記ステップ(a)乃至(d)を実行することにより、前記第2の通信機における少なくとも1つの主要な放射方向又は到来方向に主ビームまたはそれに準ずるビーム方向を有する少なくとも1つの主要なAWV、及び少なくとも1つの二次的な放射方向又は到来方向に主ビームまたはそれに準ずるビーム方向を有するAWVを求めること、
をさらに備え、
前記ステップ(f)は、前記ステップ(e)で得られたAWVと前記ステップ(g)で得られたAWVの組み合わせを、前記第1及び第2の通信機の間の通信に使用することを含む、請求項1に記載の制御方法。 - 前記少なくとも1つの主要な放射方向又は到来方向は、唯1つの放射方向又は到来方向のみを含む、請求項1又は2に記載の制御方法。
- 前記唯1つの放射方向又は到来方向は、前記受信信号特性が最良の方向に対応する、請求項3に記載の制御方法。
- 前記ステップ(c)〜(e)を複数回繰り返すことをさらに備え、
2回目以降の繰り返しにおいてビームパターンを走査する場合には、前記少なくとも1つの主要な放射方向への信号放射又は前記少なくとも1つの主要な到来方向からの信号受信を制限することに加えて、それまでに得られた前記少なくとも1つの二次的な放射方向への信号放射又は前記少なくとも1つの二次的な到来方向からの信号受信が制限される、請求項1〜4のいずれか1項に記載の制御方法。 - 前記ステップ(b)では、前記受信信号特性が最良の方向に対応する唯1つの放射方向又は到来方向を、前記少なくとも1つの主要な放射方向又到来方向として決定し、
複数回繰り返される前記ステップ(d)の各々では、前記受信信号特性が最良の方向に対応する唯1つの放射方向又は到来方向を、前記少なくとも1つの二次的な放射方向又は到来方向として決定する請求項5に記載の制御方法。 - 前記少なくとも1つの主要な放射方向又は到来方向は、複数の放射方向又は到来方向を含み、
前記前記少なくとも1つの二次的な放射方向又は到来方向は、複数の放射方向又は到来方向を含む、請求項1に記載の制御方法。 - 前記少なくとも1つの主要な放射方向又は到来方向に含まれる前記複数の放射方向又は到来方向は、前記受信信号特性が最良の方向から順に選択される、請求項7に記載の制御方法。
- 前記固定ビームパターンは、オムニパターンもしくは擬似オムニパターンである、請求項1〜8のいずれか1項に記載の制御方法。
- 前記ステップ(a)及び(c)において、前記第1の通信機は、ビームパターンを走査しながら前記トレーニング信号の受信を行い、
前記ステップ(b)及び(d)において、前記第1の通信機は、前記第1の通信機における前記トレーニング信号の到来方向と前記第1の通信機における前記トレーニング信号の受信信号特性との関係を、到来方向推定アルゴリズムを用いて取得する、請求項1〜9のいずれか1項に記載の制御方法。 - 前記AWVの組合せは、各々の通信機で得られたAWVをトレーニング時の前記受信信号特性順に並べたとき同順序となるAWVどうしを組合わせることにより決定される、請求項2に記載の制御方法。
- 請求項11に記載した手順により求めたAWV組合せに対して受信信号特性の良好なものから順に優先順位を付与し、この優先順位に従って順次選択したAWV組合せを用いて無線通信を行う、請求項11に記載の制御方法。
- 通信中に通信品質が悪化したことに応じて、前記優先順位に従って次順位のAWV組合せを選択し、選択したAWV組合せを適用して無線通信を行う、請求項12に記載の制御方法。
- 前記ステップ(e)で得られたAWVと前記ステップ(g)で得られたAWVの組み合わせの少なくとも一部について通信品質を測定し、測定された通信品質に基づいて通信に使用するAWVの組合せを複数または単数選択する、請求項2に記載の制御方法。
- 請求項14に記載した手順により求めたAWV組合せに対して通信品質の優れたものから順に優先順位を付与し、この優先順位に従って順次選択したAWV組合せを用いて無線通信を行う、請求項14に記載の制御方法。
- 通信中に通信品質が悪化したことに応じて、前記優先順位に従って次順位のAWV組合せを選択し、選択したAWV組合せを適用して無線通信を行う請求項15に記載の制御方法。
- 前記受信信号特性が、受信電力、信号電力対雑音電力比(SNR)、ビット誤り率(BER)、パケット誤り率(PER)、フレーム誤り率(FER)のうちの少なくとも1つを含む、請求項1〜16のいずれか1項に記載の制御方法。
- 主としてデータ通信に用いる信号を含む電波と、これに比してデータ伝送速度が低い又は伝送周波数帯域が小さい電波を用い、前記データ伝送速度が低い又は伝送周波数帯域が小さい電波を用いて前記トレーニング信号の送受信を行う、請求項1〜17のいずれか1項に記載の制御方法。
- 前記到来方向推定アルゴリズムが、ビームフォーマー法である、請求項10に記載の制御方法。
- 前記少なくとも1つの主要な放射方向への信号放射又は前記少なくとも1つの主要な到来方向からの信号受信を制限することは、前記アンテナアレイのAWVを変化させることにより、前記少なくとも1つの主要な放射方向又は到来方向にヌル方向又はそれに準ずる方向を固定することにより行われる、請求項1〜19のいずれか1項に記載の制御方法。
- 前記少なくとも1つの主要な放射方向又は到来方向にヌル方向又はそれに準ずる方向を固定するためのAWVを、ウィーナ解を計算することにより求めることをさらに含む、請求項20に記載の制御方法。
- 前記少なくとも1つの主要な放射方向又は到来方向にヌル方向又はそれに準ずる方向を固定した状態でのビーム方向の走査は、前記アンテナアレイのAWVの振幅及び位相の少なくとも一方を離散的に変化させることにより行われ、
前記離散的に変化するAWVは、前記ウィーナ解の振幅及び位相の少なくとも一方を離散化することにより求められる、請求項21に記載の制御方法。 - 前記少なくとも1つの主要な放射方向又は到来方向にヌル方向又はそれに準ずる方向を固定した状態でのビーム方向の走査は、前記アンテナアレイのAWVの振幅及び位相の少なくとも一方を連続的に変化させることにより行われ、
前記連続的に変化するAWVは、主ビーム強度、ヌル深さ、並びに、主ビーム及びヌル方向以外の方向におけるサイドローブレベルのうち少なくとも1つを考慮した評価関数を用いた最適化計算により求められる、請求項20に記載の制御方法。 - 前記少なくとも1つの主要な放射方向又は到来方向にヌル方向又はそれに準ずる方向を固定した状態でのビーム方向の走査は、前記アンテナアレイのAWVの振幅及び位相の少なくとも一方を離散的に変化させることにより行われ、
前記離散的に変化するAWVは、離散的な振幅若しくは位相又はこれらの組み合わせの各々についてアンテナアレイの放射パターンを求めると共に、主ビーム強度、ヌル深さ、並びに主ビーム及びヌル方向以外の方向におけるサイドローブレベルのうち少なくとも1つを考慮して求めた放射パターンの中から決定される、請求項20に記載の制御方法。 - 前記第1の通信機は、所望の角度分解能で離散化した主ビーム方向とヌル方向の組合せの各々に対してAWVを予め決定して記憶しておき、トレーニング中もしくは通信中にそれらを呼び出して使用する、請求項20に記載の制御方法。
- AWVを求める計算はトレーニング中もしくは通信中に行われる、請求項20に記載の制御方法。
- 前記第2の通信機にオムニパターンもしくは擬似オムニパターンを設定するにあたり、前記第2の通信機のAWVの振幅及び位相の少なくとも一方を連続的に変更する場合に、所望の放射角度範囲における放射角度に対する電界強度の変動量を考慮した評価関数を設定し、最適化計算によりAWVを決定する、請求項9に記載の制御方法。
- 前記第2の通信機にオムニパターンもしくは擬似オムニパターンを設定するに当たり、前記第2の通信機のAWVの振幅及び位相の少なくとも一方を離散的に変更する場合に、離散的な振幅若しくは位相又はこれらの組み合わせの各々について前記第2の通信機のアンテナアレイの放射パターンを求めると共に、所望の放射角度範囲における放射角度に対する電界強度の変動量を考慮して、求めた放射パターンの中から最適なAWVを決定する、請求項9に記載の制御方法。
- 請求項27に記載の方法によりAWVを予め決定して記憶しておき、トレーニング中もしくは通信中にそれらを呼び出して使用する、請求項27に記載の制御方法。
- 請求項28に記載の方法によりAWVを予め決定して記憶しておき、トレーニング中もしくは通信中にそれらを呼び出して使用する、請求項28に記載の制御方法。
- 第1及び第2の通信装置を備え、
前記第1の通信機は、
複数のアンテナ素子を含むアンテナアレイ;及び
前記複数のアンテナ素子の送信信号または受信信号の振幅および位相のうち少なくとも一方を変化させるアレイ重みベクトル(AWV)制御回路、を備え、
前記第1及び第2の通信機は、協調してAWV決定処理を行うよう構成され、
前記AWV決定処理は、
(a):前記第1及び第2の通信機の間でトレーニング信号を送信すること。前記第1の通信機は、ビームパターンを走査しながら前記トレーニング信号の送信又は受信を行う。前記第2の通信機は、固定ビームパターンで前記トレーニング信号の受信又は送信を行う;
(b):前記第1の通信機における前記トレーニング信号の放射方向又は到来方向と、前記第1又は第2の通信機における前記トレーニング信号の受信信号特性との関係に基づいて、前記第1の通信機における少なくとも1つの主要な放射方向又は到来方向を決定すること;
(c):前記第1及び第2の通信機の間で再び前記トレーニング信号を送信すること。前記第1の通信機は、前記少なくとも1つの主要な放射方向への信号放射又は前記少なくとも1つの主要な到来方向からの信号受信を制限した状態でビームパターンを走査しながら前記トレーニング信号の送信又は受信を行う。前記第2の通信機は、固定ビームパターンで前記トレーニング信号の受信又は送信を行う;
(d):前記第1の通信機における前記トレーニング信号の放射方向又は到来方向と、前記少なくとも1つの主要な放射方向への信号放射又は前記少なくとも1つの主要な到来方向からの信号受信を制限した状態での前記第1又は第2の通信機における前記トレーニング信号の受信信号特性との関係に基づいて、少なくとも1つの二次的な放射方向又は到来方向を決定すること;
(e):前記少なくとも1つの主要な放射方向又は到来方向に主ビーム又はそれに準ずるビーム方向を有する少なくとも1つの主要なAWVと、前記少なくとも1つの二次的な放射方向又は到来方向に主ビーム又はそれに準ずるビーム方向を有する少なくとも1つの二次的なAWVとを求めること;及び
(f):前記少なくとも1つの主要なAWVと前記少なくとも1つの二次的なAWVを、前記第1及び第2の通信機間の通信に選択的に使用すること、
を備える無線通信システム。 - 前記第2の通信機は、
複数のアンテナ素子を含むアンテナアレイ;及び
前記複数のアンテナ素子の送信信号または受信信号の振幅および位相のうち少なくとも一方を変化させるアレイ重みベクトル(AWV)制御回路、を備え、
前記AWV決定処理は、
(g):前記第1及び第2の通信機の役割を入れ替えて前記ステップ(a)乃至(d)を実行することにより、前記第2の通信機における少なくとも1つの主要な放射方向又は到来方向に主ビームまたはそれに準ずるビーム方向を有する少なくとも1つの主要なAWV、及び少なくとも1つの二次的な放射方向又は到来方向に主ビームまたはそれに準ずるビーム方向を有するAWVを求めること、
をさらに備え、
前記ステップ(f)は、前記ステップ(e)で得られたAWVと前記ステップ(g)で得られたAWVの組み合わせを、前記第1及び第2の通信機の間の通信に使用することを含む、請求項31に記載の無線通信システム。 - 前記少なくとも1つの主要な放射方向又は到来方向は、唯1つの放射方向又は到来方向のみを含む、請求項31又は32に記載の無線通信システム。
- 前記唯1つの放射方向又は到来方向は、前記受信信号特性が最良の方向に対応する、請求項33に記載の無線通信システム。
- 前記AWV決定処理は、前記ステップ(c)〜(e)を複数回繰り返すことをさらに備え、
2回目以降の繰り返しにおいてビームパターンを走査する場合には、前記少なくとも1つの主要な放射方向への信号放射又は前記少なくとも1つの主要な到来方向からの信号受信を制限することに加えて、それまでに得られた前記少なくとも1つの二次的な放射方向への信号放射又は前記少なくとも1つの二次的な到来方向からの信号受信が制限される、請求項31〜34のいずれか1項に記載の無線通信システム。 - 前記ステップ(b)では、前記受信信号特性が最良の方向に対応する唯1つの放射方向又は到来方向が、前記少なくとも1つの主要な放射方向又到来方向として決定され、
複数回繰り返される前記ステップ(d)の各々では、前記受信信号特性が最良の方向に対応する唯1つの放射方向又は到来方向が、前記少なくとも1つの二次的な放射方向又は到来方向として決定される、請求項35に記載の無線通信システム。 - 前記少なくとも1つの主要な放射方向又は到来方向は、複数の放射方向又は到来方向を含み、
前記前記少なくとも1つの二次的な放射方向又は到来方向は、複数の放射方向又は到来方向を含む、請求項31に記載の無線通信システム。 - 前記少なくとも1つの主要な放射方向又は到来方向に含まれる前記複数の放射方向又は到来方向は、前記受信信号特性が最良の方向から順に選択される、請求項37に記載の無線通信システム。
- 前記固定ビームパターンは、オムニパターンもしくは擬似オムニパターンである、請求項31〜38のいずれか1項に記載の無線通信システム。
- 前記第1の通信機は、
ビームパターンを走査しながら前記トレーニング信号の受信を行うよう構成されるとともに、
前記第1の通信機における前記トレーニング信号の到来方向と前記第1の通信機における前記トレーニング信号の受信信号特性との関係を、到来方向推定アルゴリズムを用いて取得するよう構成されている、請求項31〜39のいずれか1項に記載の無線通信システム。 - 前記AWVの組合せは、各々の通信機で得られたAWVをトレーニング時の前記受信信号特性順に並べたとき同順序となるAWVどうしを組合わせることにより決定される、請求項32に記載の無線通信システム。
- 前記第1及び第2の通信機は、受信信号特性の良好なものから順に前記AWV組合せに対して優先順位を付与し、この優先順位に従って順次選択したAWV組合せを用いて無線通信を行う、請求項41に記載の無線通信システム。
- 前記第1及び第2の通信機は、通信中に通信品質が悪化したことに応じて、前記優先順位に従って次順位のAWV組合せを選択し、選択したAWV組合せを適用して無線通信を行う、請求項42に記載の無線通信システム。
- 前記第1及び第2の通信機は、前記ステップ(e)で得られたAWVと前記ステップ(g)で得られたAWVの組み合わせの少なくとも一部について通信品質を測定し、測定された通信品質により通信に使用するAWVの組合せを複数または単数選択する、請求項32に記載の無線通信システム。
- 前記第1及び第2の通信機は、通信品質の優れたものから順に前記AWV組合せに対して優先順位を付与し、この優先順位に従って順次選択したAWV組合せを用いて無線通信を行う、請求項44に記載の無線通信システム。
- 前記第1及び第2の通信機は、通信中に通信品質が悪化したことに応じて、前記優先順位に従って次順位のAWV組合せを選択し、選択したAWV組合せを適用して無線通信を行う、請求項45に記載の無線通信システム。
- 前記受信信号特性が、受信電力、信号電力対雑音電力比(SNR)、ビット誤り率(BER)、パケット誤り率(PER)、フレーム誤り率(FER)のうちの少なくとも1つを含む、請求項31〜46のいずれか1項に記載の無線通信システム。
- 前記第1及び第2の通信機は、主としてデータ通信に用いる信号を含む電波と、これに比してデータ伝送速度が低い又は伝送周波数帯域が小さい電波を用い、前記データ伝送速度が低い又は伝送周波数帯域が小さい電波を用いて前記トレーニング信号の送受信を行うよう構成されている、請求項31〜47のいずれか1項に記載の無線通信システム。
- 前記到来方向推定アルゴリズムが、ビームフォーマー法である、請求項40に記載の無線通信システム。
- 前記少なくとも1つの主要な放射方向への信号放射又は前記少なくとも1つの主要な到来方向からの信号受信を制限することは、前記アンテナアレイのAWVを変化させることにより、前記少なくとも1つの主要な放射方向又は到来方向にヌル方向又はそれに準ずる方向を固定することにより行われる、請求項31〜49のいずれか1項に記載の無線通信システム。
- アンテナアレイと、前記アンテナアレイを構成する複数のアンテナ素子によって受信される信号の振幅および位相の少なくとも一方を変化させるアレイ重みベクトル(以下、AWV)制御回路とを備える無線通信装置のAWV調整方法であって、
(a):前記アンテナアレイのビーム方向を走査しながら、相手装置から送信されたトレーニング信号を前記無線通信装置において受信し、
(b):前記トレーニング信号の受信結果に基づいて、前記無線通信装置における少なくとも1つの主要な信号到来方向(以下、第1の到来方向)を決定し、
(c):前記第1の到来方向からの信号受信を制限した状態で前記アンテナアレイのビーム方向を走査しながら、前記無線通信装置において前記トレーニング信号を受信し、
(d):前記第1の到来方向からの信号受信を制限した状態での前記トレーニング信号の受信結果に基づいて、前記無線通信装置における前記第1の到来方向とは異なる少なくとも1つの信号到来方向(以下、第2の到来方向)を決定し、
(e):前記第1の到来方向に主ビーム又はそれに準ずるビーム方向を有するAWVと、前記第2の到来方向に主ビーム又はそれに準ずるビーム方向を有するAWVをそれぞれ求め、
(f):前記(e)の手順で求めたAWVを前記相手装置との間の無線通信に利用することを特徴とするAWV調整方法。 - 前記(e)の手順は、前記無線通信装置内又は前記相手装置内で実行される、請求項51に記載のAWV調整方法。
- アンテナアレイと、
前記アンテナアレイを構成する複数のアンテナ素子によって受信される信号の振幅および位相の少なくとも一方を変化させるアレイ重みベクトル(以下、AWV)制御部と、
相手装置との無線通信に利用するAWVを決定して前記AWV制御部に供給する処理部と、
前記アンテナアレイによって受信された信号の復調処理を行う受信部とを備え、
前記処理部は、
前記アンテナアレイのビーム方向を走査させながら前記受信部が前記相手装置から送信されるトレーニング信号を受信した結果に基づいて、少なくとも1つの主要な信号到来方向(以下、第1の到来方向)を決定し、
前記第1の到来方向からの信号受信を制限した状態で前記アンテナアレイのビーム方向を走査させながら前記受信部が前記トレーニング信号を受信した結果に基づいて、前記第1の到来方向とは異なる少なくとも1つの信号到来方向(以下、第2の到来方向)を決定し、
前記AWV制御部に供給するために、前記第1の到来方向に主ビームまたはそれに準ずるビーム方向を有するAWVと、前記第2の到来方向に主ビームまたはそれに準ずるビーム方向を有するAWVを求める、
無線通信装置。 - 前記第1の到来方向からの信号受信の制限は、前記第1の到来方向にヌル方向又はそれに準ずる方向を固定した指向性パターンを用いることにより行う、請求項53に記載の無線通信装置。
- アンテナアレイと、
前記アンテナアレイを構成する複数のアンテナ素子によって送信される信号の振幅および位相の少なくとも一方を変化させるアレイ重みベクトル(以下、AWV)制御部と、
相手装置との無線通信に利用するAWVを決定して前記AWV制御部に供給する処理部と、
前記アンテナアレイから送信される送信信号を生成する送信部とを備え、
前記処理部は、
前記アンテナアレイのビーム方向を走査させながら前記送信部によって生成されるトレーニング信号を無線送信した結果に基づいて、少なくとも1つの主要な信号放射方向(以下、第1の放射方向)を決定し、
前記第1の放射方向への信号放射を制限した状態で前記アンテナアレイのビーム方向を走査させながら前記トレーニング信号を無線送信した結果に基づいて、前記第1の放射方向とは異なる少なくとも1つの信号放射方向(以下、第2の放射方向)を決定し、
前記AWV制御部に供給するために、前記第1の放射方向に主ビームまたはそれに準ずるビーム方向を有するAWVと、前記第2の放射方向に主ビームまたはそれに準ずるビーム方向を有するAWVを求める、
無線通信装置。
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